Preparazione della nitrocellulosa (cotone-polvere) — La nitrazione che ha dato origine alla polvere senza fumo e alle materie plastiche

Nel 1846, Christian Friedrich Schönbein, professore a Basilea, versò accidentalmente una miscela di acido nitrico e acido solforico sul tavolo della cucina. La asciugò con il grembiule di cotone della moglie, lo appese vicino alla stufa per asciugarlo e questo prese fuoco e scomparve. Schönbein comprese immediatamente il significato: gli acidi avevano trasformato la cellulosa in una nuova sostanza, la nitrocellulosa (trinitrato di cellulosa, [C₆H₇O₂(ONO₂)₃]ₙ), che bruciava con straordinaria rapidità e non lasciava fumo né residui.

La chimica è una esterificazione: i tre gruppi idrossilici (-OH) di ciascuna unità di glucosio della catena di cellulosa vengono sostituiti da gruppi esteri nitrici (-ONO₂) utilizzando una miscela di acido nitrico concentrato (l'agente nitrante) e acido solforico concentrato (l'agente disidratante che spinge la reazione a completamento). La miscela acida deve essere ghiacciata: il calore causa decomposizione e può innescare una combustione violenta del prodotto ancora immerso nell'acido.

La nitrocellulosa ebbe due enormi conseguenze. In primo luogo, divenne la base della polvere da sparo senza fumo, di gran lunga superiore alla polvere nera perché non produce fumo oscurante e tre volte il volume di gas per grammo. La cordite, la ballistite e tutti i propellenti moderni si basano sulla scoperta di Schönbein. In secondo luogo, quando plastificata con canfora, la nitrocellulosa diventa celluloide, la prima plastica commerciale (1869) e il materiale che rese possibile il cinema.

SAFETY WARNING: la nitrocellulosa è un HIGH EXPLOSIVE quando secca. È sensibile agli urti, sensibile all'attrito e può detonare. La nitrazione in sé è pericolosa: la miscela acida è violentemente corrosiva e la reazione può sfuggire di controllo se si perde il controllo della temperatura. Questo esperimento deve ONLY essere eseguito in condizioni di laboratorio rigorose, con equipaggiamento di sicurezza completo, controllo della temperatura con bagno di ghiaccio e formazione adeguata. Conservare il prodotto WET: la nitrocellulosa secca è un serio pericolo di detonazione.